立磨基础设计探讨

!" #$% &" !&’ ( ) "! &" #
式中 # $$ 单个弹性垫的抗剪刚度 %&’ ( ) &"$ $$ 弹性垫材料的剪切模量 %&’ ( )0 *%$ !- "弹性垫的总抗弯刚度
0
*% + % , -
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!! #&1 "23 !&’ ( ) "
式中 #
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$$ 第 3 个弹性垫到基组重心回转轴的距离 %) 23$ !5 "弹性垫的总抗扭刚度
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弹性垫的面积
#H&E"!<#I"
量转动惯量 & 应按下式计算 $
"’E#
;+ & ’G()*’G!+ $+ Q+
式中 $ %% 单个弹性垫的面积 &8( ;+% %% 弹性垫的个数 $+% %% 弹性垫材料的抗压强度设计值 Q+% 弹性垫应对基组重心对称排列 *
"’> #
"@# 考虑桩和桩间土参加振动 & 基组的总质量 和 总 质
的形式 #
图! 立磨基础计算简图
"# $
式中 #
%& ’ ( %
B6 $ R 3$
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1
")$ 基础底面形心 * 到 +,%+- 重心垂线的距离 &. ’($+( 重心到 +,%+/ 重心垂线的距离 &. &0/
基组重心
’ . S?T! * % B$ R . 3$ ’ 3?=I! * U B $ = 3$ ’ .
"
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+2 ’3 4+5 ’5 ! # + +, 7, 4+8 7& " # "6 $ + $
B% $ = 3$
式中 # !- "
Baidu Nhomakorabea
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式中 #
"1$ 基组重心 9 到 +,%+- 重心垂线的距离 &. "6$ 基组重心 9 到 +-%+5 重心连线的距离 &. +&$ 马达的静重量 &:; +<%+($ 分别为两块基础的重量 &:;
R
+> Z?H,
’8$+8 重心到 +=%+< 重心垂线的距离 &. 7=%78$ 分别为 +=%+8 重 心 到 +<%+( 重 心 连 线 的 距 离 & .
形心和重心 & 宜接近在同一条垂线上 ’ 否则应调整基 础的尺寸 & 重新计算 (
U $ 基础对通过形心轴的惯性矩 &.( U6$ 基础对通过形心 [ 轴的极惯性矩 &.( * V $ 基组对通过重心轴的质量转动惯量 &L .8 * V6$ 基组对通过重心 [ 轴的质量极转动惯量 &L .8 由式 !W" 求得的基组的自振频率 & 应在立磨 的 自 振 频
和水泥 # 立磨运转的好坏 ! 直接影响工厂的产量和经济效 益 $ 影响立磨正常运转的因素是多方面的 ! 但基础设计的 好坏 ! 无疑是重要因素之一 # 所以探讨立磨基础设计 ! 是非 常必要的 # 立磨在运转中 ! 产生竖向振动 % 水平振动 " 竖向回转振 动和水平扭转振动 & 由于产生振动的拢力是随机的 ! 没有 规律 ! 机器制造厂只能提出立磨的自振频率范围 ! 并以其 控制立磨基础的设计 ! 要求基组的自振频率要在立磨的自 振频率范围之外 ! 以免二者频率重合发生共振 & 立磨基础要有一定的重量 ! 基组才能稳定 ! 振动减小 ! 所以机器制造厂提出 ! 立磨基础的最小重量应等于立磨静 重量的 %&) 倍 & 立磨基础采用钢筋混凝土大块式 & 基础可以建在天然 地基上 %桩基上或弹性垫上 & 当地基承载力较高时 ! 天然地 基是比较经济的方案 ! 宜优先采用 & 当地基承载力较低 !天 然地基不能满足要求时 ! 可采用桩基 & 当基组的自振频率 不能满足要求或者为了减少立磨振动对周围的影响时 ! 采 用弹性垫 & 设计立磨基础 ! 应取得下列资料 ’
J? 当基础高度不变时 & 增加基础面积 &则频率增大 ’ \? 当基础面积不变时 & 增加基础高度 &则频率减小 )
所以在调整基础尺寸时 & 要考虑如何调整才对频率改
&SSE ] / 水泥技术
&T
变有利 !
8I% 桩基平向总质量 &K JK% 桩的折算长度 &8 &按表 >G>G(E 采用2’? L % 桩和桩间土的混合容重 &/0 7 8>
式中 $
$.% 桩基所需桩的根数 , % 单桩竖向承载力设计值 &/0
设计使用桩的根数 & 应根据桩对基组重心对称排列的 需要 & 适当调整 !
Q5 & ’ ($ QI & ’ ($ Q" & ’ ($ Q% & ’ ($ @
!1(
基组的自振频率计算 由文献 2’3知 $ "## 桩基的抗压刚度 $
率范围之外 ’ 否则应调整基础尺寸或改变地基方案 & 重新 计算 ) 从式 !W " 可知 #
< 天然地基上的立磨基础设计 <?, 地基强度验算 @$ +4A &B %
式中 #
!( "
)? 当基础尺寸不变时 & 频率 B 与 ’*6 + ’!6 % ’!1" 呈
正比 ’
C$ 基础底面处的压力 &:; D .8 A $ 立磨的竖向动荷载 &:;
!
!1 !
8# # . 0$ 4
应用举例
%
# # " # # " ! # # !# # # 91 $
!.: "
图-
立磨地基平面布置图
例 .# 设有一立磨 % 其荷载如图 0 % 地基为粘土 % 承载力
)-# 5;;; #5;:E ’ D>:. )5# 00/ #0-E ’ D>:.
5
-;;&<= % 基础四周填土与地基土的密度比大于 ;>:/ & 试设
) )
)
4.5 85
!
式中 $
4.5 &$% /%6 "/0 7 8 # /.5 &!9%: ;%: <9%6 ;%
"
"= #
/%6% 单桩的抗压刚度 &/0 7 8 9%:% 桩周各层土的当量抗剪刚度系数 &/0 7 8>& 按表 >1>1’! 采用2’? ;%:% 各层土中的桩周表面积 &8( 9%6% 桩尖土的当量抗压刚度系数 &/0 7 8>& 按表 >">"’@
"- # ’ MO % 基组对通过重心轴的总质量转动惯量 &K 8( ( M5 % 基组对通过重心 6 轴的总质量极转动惯量 &K 8( 将以上各值代替式 "P # 中相应位置的各值 & 得 桩 基 上 基组的自振频率公式如下 $
N
! 桩基上的立磨基础设计 !"# 桩的根数 $% & ’"()*’"!+ ,
立磨基础设计探讨
!"#$%&’(") *+,(-) *(,.#,,(") ") /"00+1 2(00
!!杨振文
中图分类号 !!"#$%&’(%&) 文献标识码 !* 文章编号 !+,,+-’#.+ "%,,) #,(-,,%’-,’
+
概论 立磨是水泥厂的主要机器之一 ! 常用其粉磨生料 " 煤
(+ ) 立磨车间的平面和剖面布置图 $ (% ) 立磨的荷载 % 自振频率范围和基础的最小重量 $ (( ) 建筑场地的工程地质勘察资料 # 设计立磨基础 ! 应进行静力和动力计算 # 静力计算确 定基础的尺寸 ! 动力计算验算基组的自振频率 # 立磨是低 频率机器 ! 其设计原则应该是 ’ 基组的自振频率宜大于立 磨的自振频率 #
;%% 桩的截面积 8(
"(# 桩基的抗弯刚度 $
(
4%"&/%6#,A "/0 7 8 #
式中 $
"B #
回转自振频率大于立磨的自振频率 ) 水平和水平扭转自振 频率小于立磨的自振频率 * 这样则在立磨开机和关机时 & 会发生水平向瞬时共振 * 笔 者 在 此 提 出 $采 用 钢 制 弹 性 垫C使 基 组 的 所 有 自 振 频率均大于立磨的自振频率 &不发生上述瞬时共振 * 有关钢制弹性垫的具体设计制做 & 笔者另有专文 & 故 不赘述 *
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"’! #
式中 $/5% %% 单个弹性垫的抗压刚度 &/0 7 8 %% 弹性垫材料的弹性模量 &/0 7 8( S+% %% 弹性垫的高度 &8 J% "( #弹性垫的总抗剪刚度
8E% 竖向振动时 & 桩和桩间土的当量质量 &K 85% 桩基竖向总质量 &K
(=
9STS0: :S9U0VWV)X > 7 (EE@
采用 2’?
弹性垫上的立磨基础设计 弹性垫上的立磨基础 & 是在基础和地基之间设置若干
)
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"’( #
个特制的弹性垫 & 把基础和地基隔开 & 使立磨振动局限在 基组和弹性垫之间 ! 弹性垫放在钢筋混凝土地坑的底板 上 & 地坑建在天然地基上或桩基上 & 地坑视为地基的一部 分 & 不参于基组的振动 & 忽略了地基的影响 ! 弹性垫通常用硬橡胶等材料制作 ! 目的是要高的抗压 和抗弯刚度 ) 低的抗剪和抗扭刚度 & 使基组的竖向和竖向
(
B6$ 基组的竖向自振频率 &X6 B1$ 基组的水平自振频率 &X6 B"$ 基组的竖向回转自振频率 &X6 B%$ 基组的水平扭转自振频率 &X6 *6$ 地基土的抗压刚度系数 & 由现场试验确定或按文 PRQ 献 表 /?/?3 采用 ’
Y
+ $ 基组的总重量 &:; &+$%+>
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. $ 基组的质量 &L &.$%
计其基础 & 解# 地基承载力较高 % 采用天然地基 & !. "*.#0?5/;@06:;A5?/0/#./:;&’ ’
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由式 !0 "#
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F=# -?5>/ #;>0-) ’ /D
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通讯地址 ! 天津水泥工业设计研究院 " 天津
%
基础尺寸设计 立磨基础的平面 ! 应设计成单轴对称的 # 其计算简图
如图 + #
%&+
基础底面面积
*0
式中 ’
12+ %)3
(+ )
** 基础底面的面积 !4%!*0*+5*6 2+* 立磨的静重量 !78 1* 基础和立磨的重量比系数 !1"%&) 3* 基础的高度 ! 取 3"(
考虑基础上孔洞对重量的减少 ! 设计使用的面积应比 式 (+ ) 算得的面积大一些 &
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收稿日期 !%,,/-,)-+) #
基础底面形心
编辑 ! 沈 颖
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9:;:8! !:9<8=>=2? ( @ %,,A
B $ 地基承载力 &:; D .8 <08
基组的自振频率计算 !, " 考虑基础的埋深作用 & 当地基承载力小于 <EF:C) % 且 基 础 四 周 回 填 土 与 地 基 土 的 密 度 比 不 小 于 FGHI 时 & 其 抗压刚度乘提高系数 !6& 抗剪 % 抗弯和抗扭刚度分别乘提 高系数 !1") !6 和 !1" 按下式计算 #
#J $ KL ’%
! # # 8 " !6 $!,4F0(#J " # 8 # !1" $!,4,08#J " $
式中 #
!E "
#J$ 基础埋深比 & 当 #JMF0N 时 & 用 FGN KL$ 基础埋置深度 &. !6$ 抗压刚度提高系数 !1"$ 抗剪 % 抗弯和抗扭刚度提高系数 !8 " 立磨基础不考虑和刚性地面相连 !O" 将文献 P,Q中计算基组自振频率的公式 & 改写成如下
0
!# #&" "213 !&’ ( ) "
式中 # $$ 第 3 个弹性垫到基组重心 7 轴的距离 %) 213$
!.6 "
将以上各值代替式 !4 " 中相应位置的各值 % 得 弹 性 垫 上基组的自振频率公式如下 #
图0
立磨载荷简图
81 # . 0$
"
%) ! 8# . 0$ % ) ! 8 # . 0$ % 9
% ’ ’ 85 &8<8E ’ ’ 8I &8<EG!8E & EG!8E ’ # MN&M "’< ’ 8 N EG!8E ’ #’ M5 &M5 "’< 8 (
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式中 $
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基组的自振频率计算 "’ #弹性垫的总抗压刚度
45 &$+ /5 "/0 7 8#% S ; /5 & + + J
,A% 第 A 根桩到基组重心回转轴的距离 C8
"> # 桩基的抗剪刚度和抗扭刚度 & 采用相应天 然 地 基 的 抗 剪 刚 度 和 抗 扭 刚 度 的 #. 倍 ! 当 地 基 承 载 力 D(EE/%F 时 &#.&’G! & 当地基承载力 $(EE/%F 和采用端承桩时 &#.&
’!
"!# 考虑基础的埋深作用 & 桩基的抗剪刚度和 抗 扭 刚 度 & 应乘提高系数 #H!